(57)【要約】      （修正有）【課題】ウエーハの加工面に被覆された保護被膜を通してレーザー光線を照射しても、保護被膜を剥離させることなくレーザー加工溝を形成することができるウエーハのレーザー加工方法を提供する。【解決手段】基板の加工面に保護被膜が被覆されたウエーハに、所定の加工ラインに沿ってレーザー加工溝を形成するウエーハのレーザー加工方法であって、保護被膜を加工することができるが基板を加工することができない出力に設定された第１のパルスレーザー光線を、保護被膜に加工ラインに沿って照射し、保護被膜に該加工ラインに沿って第１のレーザー加工溝を形成する第１の工程と、基板を加工することができる出力に設定された第２のパルスレーザー光線を、第１のレーザー加工溝に沿って照射し、基板に第１のレーザー加工溝に沿って第２のレーザー加工溝を形成する第２の工程とを含む。【選択図】図８
2006269897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の加工面に保護被膜が被覆されたウエーハに、所定の加工ラインに沿ってレーザー加工溝を形成するウエーハのレーザー加工方法であって、
該保護被膜を加工することができるが該基板を加工することができない出力に設定された第１のパルスレーザー光線を、該保護被膜に該加工ラインに沿って照射し、該保護被膜に該加工ラインに沿って第１のレーザー加工溝を形成する第１の工程と、
該基板を加工することができる出力に設定された第２のパルスレーザー光線を、該第１のレーザー加工溝に沿って照射し、該基板に該第１のレーザー加工溝に沿って第２のレーザー加工溝を形成する第２の工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハのレーザー加工方法。
【請求項２】
該第１のパルスレーザー光線の出力は、該第２のパルスレーザー光線の出力の１０〜２０%に設定されている、請求項１記載のウエーハのレーザー加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハ、更に詳しくは基板の加工面に保護被膜が被覆されたウエーハに、所定の加工ラインに沿ってレーザー加工溝を形成するウエーハのレーザー加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
当業者には周知の如く、半導体デバイス製造工程においては、シリコン等の半導体基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された積層体によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップをマトリックス状に形成した半導体ウエーハが形成される。このように形成された半導体ウエーハは上記半導体チップがストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画されており、この分割予定ラインに沿って切断することによって個々の半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板等の表面に格子状に形成された分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスが形成された光デバイスウエーハは、分割予定ラインに沿って個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。
【０００３】
このような半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハの分割予定ラインに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、被加工物である半導体ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された半導体ウエーハを切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段とを具備している。切削手段は、高速回転せしめられる回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードを含んでいる。
【０００４】
一方、近年半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、被加工物に形成された分割予定ラインに沿ってパルスレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿ってメカニカルブレーキング装置によって割断する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開平１０−３０５４２１号公報
【０００５】
レーザー加工は切削加工に比して加工速度を速くすることができるとともに、サファイヤのように硬度の高い素材からなるウエーハであっても比較的容易に加工することができる。しかるに、ウエーハの分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射すると照射された領域に熱エネルギーが集中してデブリが発生し、このデブリが回路等のデバイスに付着してチップの品質を低下させるという新たな問題が生じる。
【０００６】
上記デブリによる問題を解消するために、ウエーハの加工面にポリビニルアルコール等の保護被膜を被覆し、保護被膜を通してウエーハにレーザー光線を照射するようにしたレーザー加工方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）
【特許文献２】特開２００４−１８８４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
而して、ウエーハの表面に被覆された保護被膜を通して分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、ウエーハに分割予定ラインに沿ってレーザー加工溝を形成すると、レーザー光線照射時の爆発力によって保護被膜が部分的に剥離し、保護被膜の機能を十分に発揮させることができないという問題がある。
【０００８】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、ウエーハの加工面に被覆された保護被膜を通してレーザー光線を照射しても、保護被膜を剥離させることなくレーザー加工溝を形成することができるウエーハのレーザー加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、基板の加工面に保護被膜が被覆されたウエーハに、所定の加工ラインに沿ってレーザー加工溝を形成するウエーハのレーザー加工方法であって、
該保護被膜を加工することができるが該基板を加工することができない出力に設定された第１のパルスレーザー光線を、該保護被膜に該加工ラインに沿って照射し、該保護被膜に該加工ラインに沿って第１のレーザー加工溝を形成する第１の工程と、
該基板を加工することができる出力に設定された第２のパルスレーザー光線を、該第１のレーザー加工溝に沿って照射し、該基板に該第１のレーザー加工溝に沿って第２のレーザー加工溝を形成する第２の工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハのレーザー加工方法が提供される。
【００１０】
上記第１のパルスレーザー光線の出力は、上記第２のパルスレーザー光線の出力の１０〜２０%に設定されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第１の工程において照射する第１のパルスレーザー光線は、保護被膜を加工することができるが基板を加工することができない出力に設定されているので、保護被膜を剥離することなく第１のレーザー加工溝を形成することができる。また、基板に第１のレーザー加工溝に沿って第２のレーザー加工溝を形成する第２の工程においてはデブリが発生するが、保護被膜が剥離されていないので、デブリは保護被膜上に付着し、デバイスに付着することはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明によるウエーハのレーザー加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１には、本発明によるウエーハのレーザー加工方法によってレーザー加工される光デバイスウエーハの斜視図が示されており、図２には図１に示す光デバイスウエーハの要部拡大断面図が示されている。図１および図２に示す光デバイスウエーハ２は、サファイヤからなる基板２０の表面に窒化ガリウム（GaN）、窒化アルミニウム・ガリウム(AlGaN)等からなる成膜が積層されたデバイス層２１によって複数のデバイス２２がマトリックス状に形成されている。そして、各デバイス２２は、格子状に形成された分割予定ライン２３によって区画されている。このように構成された光デバイスウエーハ２は、図３に示すように環状のフレーム３に装着された保護テープ４に加工面である表面２ａを上側にして裏面が貼着される（フレーム支持工程）。
【００１４】
次に、光デバイスウエーハ２の加工面である表面２ａに保護被膜を被覆する保護被膜被覆工程を実施する。保護被膜被覆工程について、図４および図５を参照して説明する。保護被膜被覆工程は、先ず図４に示すように保護被膜形成装置５のスピンナーテーブル５１に環状のフレーム３に保護テープ４を介して支持された光デバイスウエーハ２を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動し、スピンナーテーブル５１上に光デバイスウエーハ２を保持する、このとき、環状のフレーム３もスピンナーテーブル５１に装着されている図示しないフレームクランプによって固定される。このようにして、スピンナーテーブル５１上に光デバイスウエーハ２を保持したならば、スピンナーテーブル５１の上方に配置された樹脂液供給ノズル５２から光デバイスウエーハ２の加工面である表面２ａの中央領域に所定量の液状樹脂５０を滴下する。なお、液状樹脂５０は、例えばPVA(Poly Vinyl Alcohol)、ＰＥＧ（Poly Ethylene Glycol）、PEO(Poly Ethylene Oxide)等の水溶性のレジストが望ましい。
【００１５】
上述したように、光デバイスウエーハ２の加工面である表面２ａの中央領域に所定量の液状樹脂５０を滴下したならば、図５に示すようにスピンナーテーブル５１ (図４参照)従って光デバイスウエーハ２を矢印で示す方向に回転するとともに、スピンナーテーブル５１の側方に配設されたエアーノズル５３から、光デバイスウエーハ２の加工面である表面２ａに滴下された液状樹脂５０に向けてエアーを吹き付ける。このとき、エアーノズル５３から噴出されるエアーは、光デバイスウエーハ２の中央領域を通して外周に向けて吹き付けられる。なお、スピンナーテーブル５１の回転速度は1〜１００rpmでよく、エアーノズル５３から噴出されるエアーの圧力は０．４Mpa程度でよい。このように、光デバイスウエーハ２を矢印で示す方向に回転しつつエアーノズル５３からエアーを吹き付けることにより、光デバイスウエーハ２の加工面である表面２ａの中央領域に滴下された液状樹脂５０は、図５の(a),(b),(c),(d)の順に順次光デバイスウエーハ２の外周に向けて流動せしめられる。そして、光デバイスウエーハ２が１回転したら、図５の(e)に示すように光デバイスウエーハ２の回転を停止するとともに、エアーノズル５３からのエアーの噴出を停止する。この結果、図６に示すように光デバイスウエーハ２の加工面である表面２ａには、液状樹脂による保護被膜５００が均一に被覆される。この保護被膜５００は、上記樹脂滴下工程によって供給される液状樹脂の量によって決まるが、１〜１０μm程度まで薄く形成することが可能である。次に、スピンナーテーブル５１従って光デバイスウエーハ２を所定方向に例えば５００〜３０００rpmの回転速度で３０秒程度回転することにより、保護被膜５００をスピンナー乾燥する。
【００１６】
上述した保護被膜被覆工程によって光デバイスウエーハ２の加工面である表面２ａに保護被膜５００を被覆したならば、光デバイスウエーハ２に形成された分割予定ライン（加工ライン）２１に沿ってレーザー加工溝を形成するレーザー加工を施す。このレーザー加工は、図７に示すレーザー加工装置６を用いて実施する。図７に示すレーザー加工装置６は、被加工物を保持するチャックテーブル６１と、該チャックテーブル６１上に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段６２を具備している。チャックテーブル６１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない加工送り機構によって図７において矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない割り出し送り機構によって矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。
【００１７】
上記レーザー光線照射手段６２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング６２１の先端に装着された集光器６２２からパルスレーザー光線を照射する。また、図示のレーザー加工装置６は、図７に示すように上記レーザー光線照射手段６２を構成するケーシング６２１の先端部に装着された撮像手段６３を備えている。この撮像手段６３は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。
【００１８】
上述したレーザー加工装置６を用いて光デバイスウエーハ２に形成された分割予定ライン（加工ライン）２３に沿ってレーザー加工溝を形成するレーザー加工について説明する。
先ず上述した図７に示すレーザー加工装置６のチャックテーブル６１上に上述した保護被膜被覆工程が実施された光デバイスウエーハ２を載置し、該チャックテーブル６１上に光デバイスウエーハ２を吸着保持する。このとき、光デバイスウエーハ２は、保護被膜５００が被覆された表面２a（加工面）を上側して保持される。なお、図７においては、光デバイスウエーハ２が貼着されている保護テープ４が装着された環状のフレーム３を省いて示しているが、環状のフレーム３はチャックテーブル６１に配設された図示しないフレーム保持クランプによって固定される。
【００１９】
上述したように光デバイスウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル６１は、図示しない加工送り機構によって撮像手段６３の直下に位置付けられる。チャックテーブル６１が撮像手段６３の直下に位置付けられると、撮像手段６３および図示しない制御手段によって光デバイスウエーハ２のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段６３および図示しない制御手段は、光デバイスウエーハ２の所定方向に形成されている分割予定ライン（加工ライン）２３と、分割予定ライン（加工ライン）２３に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段６２の集光器６２２との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、光デバイスウエーハ２に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びる分割予定ライン（加工ライン）２３に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。このとき、光デバイスウエーハ２の分割予定ライン（加工ライン）２３が形成されている表面２ａには保護被膜５００が形成されているが、保護膜５００が透明でない場合は赤外線で撮像して表面からアライメントすることができる。
【００２０】
以上のようにしてチャックテーブル６１上に保持された光デバイスウエーハ２に形成されている分割予定ライン（加工ライン）２３を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図８の（a）で示すようにチャックテーブル６１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段６２の集光器６２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン（加工ライン）２３を集光器６２２の直下に位置付ける。このとき、図８の（ａ）で示すように光デバイスウエーハ２は、分割予定ライン（加工ライン）２３の一端(図８の（ａ）において左端)が集光器６２２の直下に位置するように位置付けられる。次に、保護被膜５００を加工することができるが基板２０を加工することができない出力に設定されたる第１のパルスレーザー光線を、保護被膜５００の上面に分割予定ライン（加工ライン）２３に沿って照射し、保護被膜５００に分割予定ライン（加工ライン）２３に沿って第１のレーザー加工溝を形成する第１の工程を実施する。即ち、レーザー光線照射手段６２の集光器６２２から第１のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル６１即ち光デバイスウエーハ２を図８の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図８の（ｂ）で示すように分割予定ライン（加工ライン）２３の他端（図８の（ｂ）において右端）が集光器６２２の直下位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル６１即ち光デバイスウエーハ２の移動を停止する。この第１の工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐを光デバイスウエーハ２の表面２aに被覆された保護被膜５００の表面付近に合わせる。
【００２１】
上述した第１の工程を実施することにより、光デバイスウエーハ２の表面２aに被覆された保護被膜５００には、図９に示すように所定の分割予定ライン（加工ライン）２３に沿って第１のレーザー加工溝２４が形成される。このとき照射される第１のパルスレーザー光線は、上述したように保護被膜５００は加工するがウエーハ基板２０は加工することができない出力に設定されているので、保護被膜５００およびデバイス層２１の一部に第１のレーザー加工溝２４が形成されるが基板２０を加工することはなく、従って、保護被膜５００を剥離するようなことはない。なお、第１のパルスレーザー光線の出力は、後述する第２のパルスレーザー光線の出力の１０〜２０%が適当である。
【００２２】
なお、上記第１の工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源  ：ＹＶＯ４レーザーまたはＹＡＧレーザー
波長                ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数      ：５０ｋＨｚ
出力                ：０．５W
集光スポット径      ：φ９．２μｍ
加工送り速度        ：1００ｍｍ／秒
【００２３】
上述した第１の工程を光デバイスウエーハ２に所定方向に形成された全ての分割予定ライン（加工ライン）２３に沿って実施したならば、チャックテーブル６１従って光デバイスウエーハ２を９０度回動する。そして、光デバイスウエーハ２に上記所定方向と直交する方向に形成された全ての分割予定ライン（加工ライン）２３に沿って上述した第１の工程を実施する。
【００２４】
光デバイスウエーハ２に形成された全ての分割予定ライン（加工ライン）２３に沿って上述した第１の工程を実施し、光デバイスウエーハ２の表面２aに被覆された保護被膜５００に、全て分割予定ライン（加工ライン）２３に沿って第１のレーザー加工溝２４を形成したならば、基板２０を加工することができる出力に設定された第２のパルスレーザー光線を第１のレーザー加工溝２４に沿って照射し、基板２０に第１のレーザー加工溝２４に沿って第２のレーザー加工溝を形成する第２の工程を実施する。この第２の工程は、上記図７に示すレーザー加工装置６を用い、上記第１の工程における第１のパルスレーザー光線の出力より大きく基板２０を加工することができる出力に設定され第２のパルスレーザー光線によって実施する。
【００２５】
上記第２の工程について、図１０および図１１を参照して詳細に説明する。
上述した第１の工程が実施された光デバイスウエーハ２を保持しているチャックテーブル６１をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段６２の集光器６２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン（加工ライン）２３（第１のレーザー加工溝２４が形成される）を集光器６２２の直下に位置付ける。そして、分割予定ライン（加工ライン）２３に形成された第１のレーザー加工溝２４が集光器６２２から照射されるレーザー光線の照射位置となるようにする。このとき、図１０の（ａ）で示すように光デバイスウエーハ２は、分割予定ライン（加工ライン）２３の一端(図１０の（ａ）において左端)が集光器６２２の直下に位置するように位置付けられる。次に、レーザー光線照射手段６２の集光器６２２から第２のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル６１即ち光デバイスウエーハ２を図１０の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。この第２の工程において照射される第２のパルスレーザー光線は、その出力が上述した第１の工程における第１のパルスレーザー光線の出力より大きく、基板２０を加工することができる値に設定されている。そして、図１０の（ｂ）で示すように分割予定ライン（加工ライン）２３の他端（図１０の（ｂ）において右端）が集光器６２２の直下位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル６１即ち光デバイスウエーハ２の移動を停止する。この第２の工程においては、第２のパルスレーザー光線の集光点Ｐを光デバイスウエーハ２の基板２０の表面付近に合わせる。
【００２６】
上述した第２の工程を実施することにより、光デバイスウエーハ２の基板２０には図１１に示すように第１のレーザー加工溝２４が形成された分割予定ライン（加工ライン）２３に沿って所定深さの第２のレーザー加工溝２５が形成される。この分割溝２５の深さは、例えば光デバイスウエーハ２の基板２０の厚さの５分の１（１／５）程度でよい。この第２の工程においては、第２のパルスレーザー光線によって基板２０が加工されるためデブリが発生するが、光デバイスウエーハ２のデバイス層２１の表面に被覆された保護被膜５００は上記第１のレーザー加工溝２４が形成される際に剥離されていないので、図１１に示すようにデブリ２６は保護被膜５００上に付着する。このように、第２の工程においてデブリ２６が発生しても、デブリ２６は保護被膜５００の機能によって遮断され、デバイス２２に付着することはない。
【００２７】
なお、上記第２工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源  ：ＹＶＯ４レーザーまたはＹＡＧレーザー
波長                ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数      ：３０ｋＨｚ
出力                ：３．５W
集光スポット径      ：φ９．２μｍ
加工送り速度        ：６００ｍｍ／秒
【００２８】
上述した第２の工程を光デバイスウエーハ２に所定方向に形成された全ての分割予定ライン（加工ライン）２３に形成された第１のレーザー加工溝２４に沿って実施したならば、チャックテーブル６１従って光デバイスウエーハ２を９０度回動する。そして、光デバイスウエーハ２に上記所定方向と直交する方向に形成された全ての分割予定ライン（加工ライン）２３に形成された第１のレーザー加工溝２４に沿って上述した第２の工程を実施する。
【００２９】
以上のようにして、第１の工程および第２の工程を実施したならば、光デバイスウエーハ２の表面２aに被覆された保護被膜５００を除去する保護被膜除去工程を実施する。この保護被膜除去工程は、上述したように保護被膜５００が水溶性の樹脂によって形成されているので、水によって保護被膜５００を洗い流すことができる。このとき、上述した第２の工程において発生し保護被膜５００の表面に付着したデブリ２６も保護被膜５００とともに流される。このように、図示の実施形態においては保護被膜５００が水溶性の樹脂によって形成されているので、水によって洗い流すことができるため、保護被膜５００の除去が極めて容易となる。
【００３０】
上述した保護被膜除去工程を実施したならば、次工程である分割工程に搬送される。そして、分割工程においては、光デバイスウエーハ２の分割予定ライン（加工ライン）２３に沿って形成された第２のレーザー加工溝２５が容易に分割できる深さに形成されているので、メカニカルブレーキングによって容易に分割することができる。
【００３１】
以上、本発明を光デバイスウエーハに対して実施した例を示したが、本発明は基板の表面に複数の回路が形成された半導体ウエーハのストリートに沿ったレーザー加工に適用しても同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明によってレーザー加工されるウエーハとしての光デバイスウエーハの斜視図。
【図２】図１に示す光デバイスウエーハの要部拡大断面図。
【図３】図１に示す光デバイスウエーハを環状のフレームに装着された保護テープに貼着した状態を示す斜視図。
【図４】図１に示す光デバイスウエーハの加工面に保護被膜を被覆する保護被膜被覆工程における液状樹脂を滴下した状態を示す断面図。
【図５】図１に示す光デバイスウエーハの加工面に保護被膜を被覆する保護被膜被覆工程の説明図。
【図６】保護被膜被覆工程が実施された光デバイスウエーハの要部拡大断面図。
【図７】本発明によるウエーハのレーザー加工方法を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。
【図８】本発明によるウエーハのレーザー加工方法における第１の工程の説明図。
【図９】図１０に示す第１の工程によってレーザー加工された光デバイスウエーハの要部拡大断面図。
【図１０】本発明によるウエーハのレーザー加工方法における第２の工程の説明図。
【図１１】図１２に示す第２の工程によってレーザー加工された光デバイスウエーハの要部拡大断面図。
【符号の説明】
【００３３】
２：光デバイスウエーハ
２０：光デバイスウエーハの基板
２１：デバイス層
２２：デバイス 
２３：分割予定ライン（加工ライン）
２４： 第１のレーザー加工溝
２５： 第２のレーザー加工溝
２６： デブリ
３：環状のフレーム
４：保護テープ
５：保護被膜形成装置
５１： スピンナーテーブル
５２：樹脂液供給ノズル
５００： 保護被膜
６： レーザー加工装置
６１： チャックテーブル
６２： レーザー光線照射手段
６２４：集光器
６３： 撮像手段
【図１】
2006269897.tif 000003
【図２】
2006269897.tif 000004
【図３】
2006269897.tif 000005
【図４】
2006269897.tif 000006
【図５】
2006269897.tif 000007
【図６】
2006269897.tif 000008
【図７】
2006269897.tif 000009
【図８】
2006269897.tif 000010
【図９】
2006269897.tif 000011
【図１０】
2006269897.tif 000012
【図１１】
2006269897.tif 000013